《機(jī)械制圖》旨在培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，讓學(xué)生能夠正確識(shí)讀零件的三視圖并具備一定的繪圖能力，工程圖是工程領(lǐng)域科技工作人員表達(dá)和交流設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)結(jié)果的重要工具，因此，工程圖被譽(yù)為工程領(lǐng)域的“技術(shù)語(yǔ)言”。傳統(tǒng)《機(jī)械制圖》的教學(xué)過(guò)程是從抽象到具體，首先介紹正投影法的基本理論，然后介紹點(diǎn)、線、面的投影，后再講解基本體與組合體的投影。傳統(tǒng)教學(xué)往往側(cè)重于知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系的系統(tǒng)性，忽視了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由于職業(yè)院校的學(xué)生空間想象能力較差，學(xué)生剛接觸該課程就覺(jué)得學(xué)習(xí)難度大，從而產(chǎn)生畏難情緒，以至于喪失學(xué)習(xí)興趣。傳統(tǒng)的教學(xué)方式通常是采用一邊講解一邊繪圖練習(xí)，運(yùn)用教學(xué)模型、教學(xué)掛圖等教具，通過(guò)繪制三維圖形等方式來(lái)幫助學(xué)生理解機(jī)件的形狀與結(jié)構(gòu)，這種教學(xué)方法效率低，課堂信息量少，這一教學(xué)模式不適應(yīng)現(xiàn)代職業(yè)教育發(fā)展的需要。同時(shí)，數(shù)字化制造與信息技術(shù)的快速發(fā)展也為《機(jī)械制圖》的教學(xué)提出了更高的要求。UG 等三維CAD 技術(shù)給傳統(tǒng)的《機(jī)械制圖》教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)，同時(shí)，也為《機(jī)械制圖》教學(xué)提供了新的方法與手段。
1 UG 建模及特征分析
運(yùn)用UG 軟件通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)等命令，建立三維模型，幫助學(xué)生建立空間“體”的概念。在UG 建模過(guò)程中可以結(jié)合《機(jī)械制圖》的基本體與組合體教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解。在UG 建模之前采用形體分析法引導(dǎo)學(xué)生對(duì)三維模型進(jìn)行分析，將組合體分解成若干個(gè)基本體，并分析各個(gè)基本體之間的位置關(guān)系和組合形式。根據(jù)對(duì)三維模型的分析結(jié)果確定采用疊加法還是采用切割法，或者綜合采用疊加法與切割法來(lái)建模；接下來(lái)，對(duì)每個(gè)基本體進(jìn)行特征建模，分析每個(gè)基本體的外形尺寸，建模時(shí)可以通過(guò)修改外形尺寸，來(lái)觀察基本體大小的變化，從而引導(dǎo)學(xué)生分析定形尺寸對(duì)物體大小的影響。在后續(xù)基本體的繪制過(guò)程中，不但要確定基本體的外形尺寸（定形尺寸），還要確定基本體的位置尺寸（定位尺寸），同樣可以通過(guò)改變位置尺寸的大小，來(lái)觀察位置尺寸的變化對(duì)物體結(jié)構(gòu)的影響，加深學(xué)生對(duì)定位尺寸的理解（如圖1 所示）。同時(shí)UG 軟件的三維模型和投視圖之間的尺寸是相互關(guān)聯(lián)的，這樣便于對(duì)幾何模型進(jìn)行修改，在修改設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，對(duì)三維模型的任何一個(gè)尺寸進(jìn)行更改，二維視圖都會(huì)自動(dòng)進(jìn)行更新，這樣可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。
在基本體建模完成以后，通過(guò)對(duì)基本體進(jìn)行并集或差集形成組合體，在并集或差集過(guò)程中，組合體會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生相貫線及截交線，由此可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相貫線、截交線的形成過(guò)程及相貫線、截交線的特性。后對(duì)三維模型進(jìn)行檢查，運(yùn)用縮放功能來(lái)觀察模型局部細(xì)小結(jié)構(gòu)，運(yùn)用動(dòng)態(tài)觀察功能觀看模型的立體結(jié)構(gòu)。

圖1 組合體建模                                                            圖2 實(shí)體上面的投影
2 組合體的三視圖
UG 軟件可以在建模模塊與制圖模塊之間快速切換，可以實(shí)現(xiàn)三維圖與二維圖之間的快速轉(zhuǎn)換，運(yùn)用這一特性引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)三維實(shí)體與三視圖之間的投影關(guān)系，有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力與三視圖的識(shí)讀能力。例如，在組合體建模完成之后，可以進(jìn)入制圖模塊，生成組合體的三視圖與軸測(cè)圖，在三視圖的布局過(guò)程中講解三視圖的投影規(guī)律，保證“長(zhǎng)對(duì)正、高平齊、寬相等”。接下來(lái)再進(jìn)入U(xiǎn)G 建模模塊，選擇組合體中的一個(gè)基本特征，然后再進(jìn)入制圖模塊分析該基本特征的三視圖，選擇部分的三視圖顯示為橙色，引導(dǎo)學(xué)生分析局部特征的三視圖。
可以引導(dǎo)學(xué)生觀察立體的某一個(gè)表面，分析該平面的位置特征，然后在三視圖中找到該平面對(duì)應(yīng)的投影，由學(xué)生總結(jié)出這種位置平面的投影特性（如圖2 所示），后提煉出正平面、側(cè)平面、鉛垂面等各種位置平面的投影特性。通過(guò)對(duì)每一個(gè)局部特征進(jìn)行三視圖分析，可以一步步演示組合體三視圖的繪制過(guò)程，這樣將復(fù)雜的組合體進(jìn)行分解、簡(jiǎn)化，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。點(diǎn)、線、面的投影是教學(xué)中的難點(diǎn)，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象能力，可以對(duì)三維模型的的點(diǎn)、線、面進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)點(diǎn)、線、面的投影特性。幫助學(xué)生將立體表面上的點(diǎn)、線、面的空間位置與三視圖中點(diǎn)、線、面的投影對(duì)應(yīng)起來(lái)。也可以利用UG 軟件提供的top、front 和left 視圖方向來(lái)進(jìn)行觀察，通過(guò)選擇不同的投影視圖引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察，這樣可以幫助學(xué)生更好的掌握點(diǎn)、線、面的投影關(guān)系。利用UG 三維實(shí)體建模與工程制圖轉(zhuǎn)換的形式進(jìn)行教學(xué)，可以讓學(xué)生掌握三維實(shí)體與視圖之間的轉(zhuǎn)換方法，培養(yǎng)學(xué)生CAD繪圖基本技能。將抽象的投影關(guān)系形象化、可視化，這樣不僅降低了學(xué)習(xí)難度，同時(shí)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)對(duì)大量的實(shí)體模型進(jìn)行講解、訓(xùn)練，強(qiáng)化學(xué)生“三維一二維一三維”的思維轉(zhuǎn)換能力，可以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，提高學(xué)生的做圖速度和識(shí)圖能力。
3 結(jié)束語(yǔ)
將UG 特征建模技術(shù)引入《機(jī)械制圖》課程教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生可以身臨其境地感受零件的建模過(guò)程，讓教學(xué)過(guò)程更加形象、直觀，學(xué)生更容易接納，能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)對(duì)三維模型幾何特征的分析，將復(fù)雜的組合體進(jìn)行分解、簡(jiǎn)化，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。可以根據(jù)教學(xué)的需要利用UG 軟件建立零部件模型庫(kù)，可以方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)，開(kāi)拓學(xué)生的視野。同時(shí)，可以節(jié)省教學(xué)模型的購(gòu)買，減少教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入。